車のインバーター：仕組みと役割を解説
車を知りたい
先生、「インバーター」ってなんですか？ 電気自動車でよく聞く言葉ですが、いまいちよく分からなくて…
自動車研究家
なるほどね。 インバーターは簡単に言うと、電気を「直流」から「交流」に変える装置のことだよ。電気自動車ではモーターを動かすために「交流」が必要なんだけど、バッテリーに蓄えられている電気は「直流」なんだ。そこでインバーターを使って電気を変換しているんだ。
車を知りたい
へえー、そうなんですね！ でも、なんでわざわざ「交流」に変換する必要があるんですか？
自動車研究家
いい質問だね！ 実は「交流」は変圧が簡単で、モーターを小さく効率的に動かせるというメリットがあるんだ。だから、電気自動車のようにパワーが必要な場合は「交流」を使う方が有利なんだよ。
インバーターとは。
自動車の用語で「インバーター」とは、直流電力と交流電力を相互に変換する装置のことです。ただし、交流を直流に変える場合は、一般的に整流器や整流回路が使われます。これは、電子管やダイオードを使った効率的で安価な方法が普及しているためです。そのため、インバーターは主に直流を交流に変換する装置として使われています。かつては、直流モーターで交流発電機を回して変換する方法もありましたが、効率が悪いため、現在ではトランジスターの発振やサイリスターのスイッチング動作を利用した、小型で効率的かつ安価なインバーターが主流となっています。小電力の場合はトランジスター、大電力の場合はサイリスターといったように、用途に応じて使い分けられています。交流は電圧を変えやすく、モーターを小型化できるため、多くの動力機械で利用されています。
インバーターとは？
インバーターは、簡単に言うと電気を変換する装置です。私たちの家庭で使われている電気は交流電流ですが、車のバッテリーに蓄えられている電気は直流電流です。この異なる種類の電気を変換するのがインバーターの役割です。
もう少し詳しく説明すると、インバーターは直流電流を交流電流に変換する装置のことを指します。車の中で家電製品を使いたい場合や、モーターを動かす必要がある場合などに、このインバーターが活躍します。
なぜ車にインバーターが必要なのか？
車のバッテリーは直流電流を供給するのに対し、カーナビやオーディオ、電動シート、パワーウィンドウなど、多くの電装品は交流電流で動作します。 インバーターは、直流電流を交流電流に変換する装置であり、 これによって、バッテリーの電力を様々な電装品で利用できるようにしています。 つまり、インバーターはバッテリーと電装品の橋渡し役として、快適なドライブを支える重要な役割を担っているのです。
インバーターの仕組み：直流から交流へ
電気自動車やハイブリッド車など、電気の力で走る車にとって、インバーターは心臓部ともいえる重要な部品です。 車のバッテリーは直流電流を蓄えますが、モーターを動かすには交流電流が必要です。 この直流電流を交流電流に変換する役割を担うのが、インバーターです。
インバーターは、大きく分けて「直流を一旦断続的な直流に変える回路」と「断続的な直流を交流に変える回路」の二つで構成されています。 まず、バッテリーから送られてきた直流電流を、スイッチングと呼ばれる技術を用いてオンとオフを高速で繰り返すことで、断続的な直流電流に変えます。 次に、この断続的な直流電流を、コイルとコンデンサーなどを組み合わせた回路に通すことで、滑らかな交流電流に変換します。こうして作られた交流電流が、モーターへと送られ、車を動かす力となるのです。
車載インバーターの種類と特徴
車載インバーターには、大きく分けて「矩形波インバーター」「擬似正弦波（または修正正弦波）インバーター」「正弦波インバーター」の3種類があります。
まず、矩形波インバーターは、構造が単純で安価であることがメリットです。しかし、電圧や周波数の変動が大きく、精密機器への使用には適していません。主に、蛍光灯や扇風機など、シンプルな構造の家電製品向けと言えるでしょう。
次に、擬似正弦波インバーターは、矩形波インバーターに比べて波形が滑らかで、家電製品への影響が少ないという特徴があります。価格も、矩形波インバーターと正弦波インバーターの中間に位置しています。
最後に、正弦波インバーターは、最も高品質な電力を供給できるインバーターです。価格は高価になりますが、パソコンや医療機器など、精密機器を安全に利用したい場合に最適です。
インバーターの進化：高効率化と小型化
電気自動車（EV）やハイブリッド車（HV）の普及に伴い、「インバーター」 という言葉を耳にする機会が増えました。インバーターは、モーターを動かすために必要不可欠な部品ですが、近年、その性能は飛躍的に向上しています。特に、高効率化と小型化 が著しく進んでいます。
従来のインバーターは、電力の変換時に少なからずエネルギーロスが発生していました。しかし、最新のインバーターは、電力損失を低減する技術 が採用され、より効率的に電力をモーターに供給することが可能になりました。例えば、シリコンカーバイド（SiC） や 窒化ガリウム（GaN） といった次世代の半導体材料が、その役割を担っています。これらの材料は、従来のシリコンに比べて電力損失が少なく、高電圧・大電流 にも耐えられるため、インバーターの小型化にも貢献しています。
インバーターの小型化は、車載スペースの確保 という点で大きなメリットがあります。小型化によって、より多くのバッテリーを搭載することが可能になり、航続距離の延長にも繋がります。また、軽量化によって燃費向上も期待できます。このように、インバーターの高効率化と小型化は、電気自動車の進化に大きく貢献していると言えるでしょう。